專利名稱：一種相位板以及應用該相位板的景深拓展成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
一種相位板以及應用該相位板的景深拓展成像系統(tǒng)技術領域[0001]本實用新型涉及一種用于景深延拓的對數(shù)型相位板及應用該相位板的景深拓展 成像系統(tǒng)。
背景技術：
[0002]擴展光學系統(tǒng)的景深一直都是學術界研究的熱點，縮小系統(tǒng)的相對孔徑可以起 到景深延拓的效果，但會嚴重損失光通量和分辨率，因此實用性不強。從20世紀80年 代中期開始，雖然形形色色的方法被提出用于景深擴展，但是直到美國科羅拉多大學的 E.R.Dowski博士于1995年提出波前編碼的概念之后，景深延拓才有了真正意義上的突破。[0003]通過在成像系統(tǒng)的孔徑平面、入瞳或者出瞳上添加一塊三次方型的相位板，系 統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF能夠變得對離焦以及可能引起離焦的因素不敏感，從而達到擴展 景深的目的，而且最重要的是，在添加了相位板之后，MTF在有效頻率范圍之內(nèi)只是在 幅度上有一定程度的下降，而不存在零點或近零點。這就表明，當系統(tǒng)存在離焦時，超 出原始系統(tǒng)景深范圍的信息并沒有丟失，只是以一種已知的方式被編碼了而已，之后通 過相應的數(shù)字圖像復原算法就可以被有效地恢復。同時，由于相位板只是對孔徑平面內(nèi) 的成像光線相位進行了編碼，對系統(tǒng)的通光量和分辨率從理論上來講都不會造成影響， 所以波前編碼是一種非常不同于縮小孔徑法、中心遮攔法或切趾法的新型景深拓展成像 技術。[0004]以一維光學系統(tǒng)為例，其離焦光學傳遞函數(shù)OTF可以通過廣義光瞳函數(shù)的自相 關運算來獲得，如下所示
權(quán)利要求1.一種相位板，其特征在于所述相位板的相位分布函數(shù)是由4階冪函數(shù)與對數(shù)函 數(shù)相乘得到，其一維函數(shù)表達式為f(x) = α · χ4 · Sgn(x) · log (β · |χ|)，χ e [-1, 1]式中，α與β是所述相位板的相位分布函數(shù)的參數(shù)，χ為歸一化坐標；sgn代表符 號函數(shù)，當x>0時為其值為1，而當x<0時其值為-1。
2.一種應用權(quán)利要求1所述的相位板的景深拓展成像系統(tǒng)，包括由一個或者多個透鏡 組成的成像鏡頭，其特征在于所述成像系統(tǒng)還包括設置在所述成像鏡頭的光軸上的相 位板；所述相位板設置在成像鏡頭的孔徑平面、入瞳面、出瞳面、入瞳面與所述孔徑平 面之間或者出瞳面與所述孔徑平面之間的任意位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的景深拓展成像系統(tǒng)，其特征在于所述相位板設置的位置 與相鄰透鏡中心的距離至少是3 5MM。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的景深拓展成像系統(tǒng)，其特征在于所述相位板是任一透鏡 的表面，所述透鏡的表面設置為相位板面型結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的景深拓展成像系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡的表面是靠近 孔徑平面、出瞳面或者入瞳面的透鏡表面。
專利摘要本實用新型所涉及的一種相位板以及應用該相位板的景深拓展成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括設置在其光軸上的相位板；所述相位板的相位分布函數(shù)是由4階冪函數(shù)與對數(shù)函數(shù)相乘得到，其一維函數(shù)表達式為f(x)＝α·x4·sgn(x)·log(β·|x|)，x∈[-1，1]式中，α與β是所述相位板的相位分布函數(shù)的參數(shù)，x為歸一化坐標；sgn代表符號函數(shù)，當x＞0時為其值為1，而當x＜0時其值為-1；采用本實用新型所涉及的景深拓展成像系統(tǒng)其對應的離焦調(diào)制傳遞函數(shù)MTF無論在高頻區(qū)域還是在低頻區(qū)域都有良好的穩(wěn)定性，并且明顯好于已知的兩種對數(shù)型相位板，從而允許去卷積處理單元僅僅使用一個數(shù)字濾波器就可以獲得所有離焦位置處的清晰圖像。
文檔編號G02B27/46GK201812089SQ20102002057
公開日2011年4月27日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者趙惠 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所